周博

為什么我們必須要自己建設(shè)北斗系統(tǒng)？

目前全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)際委員會(huì)公布的全球4大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)供應(yīng)商包括：中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDounavigationsatellitesystem，BDS）、美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（Globalpositioningsystem，GPS）、歐盟的伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Galileonavigationsatellitesystem，Galileo）和俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Globalorbitingnavigationsatellitesystem，GLONASS）。其中最為大眾所熟悉的應(yīng)該是美國(guó)的全球定位系統(tǒng)GPS，而GPS似乎也已經(jīng)成為了全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的代名詞，其實(shí)嚴(yán)格來(lái)講全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的統(tǒng)稱(chēng)應(yīng)該是“GlobalNavigationSatelliteSystem，即GNSS”。

GPS項(xiàng)目的正式建立時(shí)間可以追溯到1973年，由美國(guó)國(guó)防部主導(dǎo)，軍方聯(lián)合開(kāi)發(fā)建設(shè)，共經(jīng)歷了三個(gè)階段，最終在1995年具備完全工作能力。但它第一次大規(guī)模使用是在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，美軍通過(guò)大量精準(zhǔn)制導(dǎo)武器對(duì)伊拉克軍隊(duì)實(shí)施精準(zhǔn)打擊，最終贏得了戰(zhàn)爭(zhēng)勝利。戰(zhàn)后，美國(guó)國(guó)防部在報(bào)告中高度肯定了GPS對(duì)未來(lái)軍事戰(zhàn)爭(zhēng)的重要性，將戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利歸結(jié)為“GPS的勝利”，說(shuō)它是“軍事力量的倍增器”，并且建議國(guó)會(huì)批準(zhǔn)在所有的武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺(tái)上安裝GPS裝備。之后，美國(guó)在1996年提出GPS現(xiàn)代化計(jì)劃，該計(jì)劃推動(dòng)了GPS在民用領(lǐng)域的快速發(fā)展，它將軍民用信號(hào)分離，在強(qiáng)化軍用功性能的同時(shí)將民用信號(hào)從1個(gè)增加到4個(gè)，除了保留L1頻點(diǎn)上的C/A碼民用信號(hào)外，在L1和L2頻點(diǎn)基礎(chǔ)上又加上民用L1C和L2C碼，還新增加L5頻點(diǎn)民用信號(hào)。發(fā)展到今天，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在測(cè)量、農(nóng)業(yè)、救援、監(jiān)測(cè)、交通等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。由此可見(jiàn)，美國(guó)對(duì)于GPS擁有絕對(duì)的主導(dǎo)權(quán)，一旦美國(guó)在某一天不再對(duì)外開(kāi)放GPS服務(wù)，那么對(duì)于還沒(méi)有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國(guó)家將造成沉重打擊。

無(wú)論是國(guó)防還是民生，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)國(guó)家而言具有相當(dāng)重要戰(zhàn)略地位，這種關(guān)乎國(guó)家命脈的核心技術(shù)一定要掌握在自己手中。所謂居安思危，這就是我們?yōu)楹我獛资耆缫蝗罩铝ㄔO(shè)自己的北斗的原因。

北斗系統(tǒng)是什么？

我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)最早可以追溯到20世紀(jì)80年代的設(shè)想階段，直到1994年，北斗一號(hào)系統(tǒng)建設(shè)才正式啟動(dòng)，它又叫北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的從無(wú)到有。2004年，北斗二號(hào)系統(tǒng)建設(shè)啟動(dòng)，它在有源定位的基礎(chǔ)上增加了無(wú)源定位，同時(shí)服務(wù)范圍也擴(kuò)展到了亞太地區(qū)。2009年，北斗三號(hào)系統(tǒng)建設(shè)啟動(dòng)，終于在今年北斗系統(tǒng)終于提前完成全球組網(wǎng)，可以向全球用戶(hù)提供服務(wù)。北斗三號(hào)系統(tǒng)包含30顆衛(wèi)星，這30顆衛(wèi)星相互協(xié)同作用，如一張無(wú)形的網(wǎng)將整個(gè)地球包裹其中。30顆衛(wèi)星中分別有3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星、3顆傾斜地球同步軌道（IGSO）衛(wèi)星，和24顆中圓地球軌道（MEO）衛(wèi)星，三種衛(wèi)星各司其職，在離地球不同距離的軌道運(yùn)行，提供穩(wěn)定精確的服務(wù)。

相比其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗還擁有眾多獨(dú)創(chuàng)的優(yōu)勢(shì)。信號(hào)方面，北斗使用的三頻信號(hào)可以更好地消除高階電離層延遲影響，提高定位可靠性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)預(yù)處理能力，大大提高模糊度的固定效率。此外，三頻信號(hào)容錯(cuò)率更高，當(dāng)其中一個(gè)信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，則可以變?yōu)閭鹘y(tǒng)的雙頻信號(hào)來(lái)使用。功能方面，北斗的短報(bào)文功能獨(dú)一無(wú)二，該功能從北斗一號(hào)系統(tǒng)一直延續(xù)到北斗三號(hào)系統(tǒng)，它不僅可以定位，還可以將自己的位置以短報(bào)文的形式發(fā)送給其他人，相當(dāng)于在導(dǎo)航衛(wèi)星上集成了通信的功能。該功能在沒(méi)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的荒漠、密林、深山、大海等區(qū)域大有用處。比如在汶川地震救災(zāi)時(shí)，在地面通信設(shè)施都被破壞的情況下，北斗的短報(bào)文功能起到了關(guān)鍵作用，為救災(zāi)贏得了寶貴的時(shí)間。值得一提的是，短報(bào)文功能經(jīng)過(guò)幾代發(fā)展，在北斗三號(hào)系統(tǒng)上又有顯著提升，從之前一次發(fā)送120個(gè)漢字提升到一次1000個(gè)漢字，并且還可發(fā)送圖片信息等，應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)更加豐富。

從去年開(kāi)始，核心科學(xué)技術(shù)的討論一直是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是關(guān)于“技術(shù)卡脖子”的擔(dān)憂(yōu)一直挑動(dòng)著大家的神經(jīng)，“必須掌握核心技術(shù)”幾乎成了大家的共識(shí)。不過(guò)，關(guān)于北斗我們絲毫不用擔(dān)心，從北斗項(xiàng)目成立之初，我國(guó)始終堅(jiān)持自主建設(shè)、發(fā)展和運(yùn)行北斗系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵器部件的百分百?lài)?guó)產(chǎn)化。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)工程副總設(shè)計(jì)師謝軍表示：“整個(gè)北斗系統(tǒng)建設(shè)的時(shí)候，實(shí)際我們一直是立足于自主可控，星上的產(chǎn)品，關(guān)鍵產(chǎn)品，元器件都堅(jiān)持走國(guó)產(chǎn)化這條道路，這個(gè)初心，我們一直堅(jiān)持。到北斗三號(hào)，我們?nèi)鎸?shí)現(xiàn)了星載產(chǎn)品百分之百的國(guó)產(chǎn)化。”

遠(yuǎn)在天邊，近在身邊

對(duì)于普羅大眾而言，日常大家所熟知的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用應(yīng)該是手機(jī)的地圖導(dǎo)航了，但這僅僅是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的冰山一角。事實(shí)上，北斗的大眾規(guī)?；瘯r(shí)代早已經(jīng)到來(lái)，并對(duì)我們生活的方方面面產(chǎn)生著潛移默化的影響。

產(chǎn)業(yè)方面，圍繞北斗，我國(guó)形成了一個(gè)非常完善的產(chǎn)業(yè)鏈。北斗整個(gè)系統(tǒng)大致可以分成三部分，分別是空間端、地面端、用戶(hù)端。這三部分都需要大量的上中下游企業(yè)提供服務(wù)于支撐，因此形成非常廣闊的市場(chǎng)。而北斗作為國(guó)之重器，對(duì)于供應(yīng)商的要求無(wú)疑是極高的，這樣倒逼各個(gè)供應(yīng)商不得不持續(xù)不斷研發(fā)更高精尖的產(chǎn)品，提高自身競(jìng)爭(zhēng)力。以整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中的核心芯片為例，上海司南衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司高精度芯片項(xiàng)目經(jīng)理閆建巧表示：“北斗芯片作為終端產(chǎn)品的‘大腦與心臟，‘芯強(qiáng)則終端強(qiáng)，‘芯小則終端小，芯片技術(shù)更直接關(guān)系終端體積、重量、成本和性能，也會(huì)直接影響北斗下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！薄?020中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》也很好反映了北斗近些年來(lái)的發(fā)展成果，數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，國(guó)產(chǎn)北斗兼容型芯片及模塊銷(xiāo)量已突破1億片，含智能手機(jī)在內(nèi)采用北斗兼容芯片的終端產(chǎn)品社會(huì)總保有量已超過(guò)7億。在中國(guó)市場(chǎng)申請(qǐng)入網(wǎng)的400余款具有定位功能的手機(jī)中，支持北斗定位的有近300款。

應(yīng)用前景方面，小到手機(jī)、手表手環(huán)，大到飛機(jī)、輪船，北斗已經(jīng)被廣泛使用。目前全國(guó)有7萬(wàn)余艘漁船和執(zhí)法船、2萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)農(nóng)機(jī)、10萬(wàn)余套農(nóng)機(jī)作業(yè)監(jiān)管平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)、650萬(wàn)輛營(yíng)運(yùn)車(chē)輛支持北斗系統(tǒng)。而現(xiàn)在已經(jīng)組網(wǎng)完成的北斗在未來(lái)將向全球用戶(hù)提供星基增強(qiáng)、地基增強(qiáng)、精密單位點(diǎn)定位、區(qū)域短報(bào)文通信、定位導(dǎo)航授時(shí)、全球短報(bào)文通信、國(guó)際搜救等七大服務(wù)。當(dāng)然，北斗還將會(huì)和目前熱門(mén)的5G技術(shù)相融合，讓未來(lái)的智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧交通、智慧制造發(fā)揮更大的作用。正如中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任冉承其所說(shuō)：“北斗應(yīng)用只受人們想象力的限制，沒(méi)有做不到，只有想不到。”

天有北斗，再無(wú)迷途

汪國(guó)真曾說(shuō)過(guò)“你若有一個(gè)不屈的靈魂，腳下便是一片堅(jiān)實(shí)的土地?！睆钠鸩降饺蚪M網(wǎng)完成，幾十年風(fēng)雨兼程，北斗系統(tǒng)在幾代“北斗人”潛心鉆研下終于星耀全球。在當(dāng)前暗流涌動(dòng)的國(guó)際局勢(shì)下，“科技無(wú)國(guó)界”這個(gè)美麗的謊言被無(wú)情地刺破，各國(guó)都開(kāi)始有意打造自己的科技壁壘，而北斗的成功在當(dāng)下無(wú)疑為我國(guó)科技事業(yè)樹(shù)立了一個(gè)強(qiáng)有力的榜樣。從此天空將永遠(yuǎn)高懸“北斗”，指引無(wú)數(shù)仍在迷途中的我國(guó)科研工作者繼續(xù)突圍。